電路老化試驗(yàn)箱恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．2 基于自整定PID算法的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，通過鍵盤設(shè)定控制器的參數(shù)，通過PID自整定鍵啟動PID自整定功能。然后通過鍵盤設(shè)定所需的溫度值，接著調(diào)用測量顯示子程序顯示當(dāng)前溫度。當(dāng)測量溫度等于設(shè)定溫度時(shí)，程序返回溫度設(shè)定模塊，當(dāng)測量溫度不等于設(shè)定溫度時(shí)，啟動PID控制模塊，然后返回測量顯示模塊，如此循環(huán)下去，直到測量溫度等于設(shè)定溫度為止。由于恒溫箱溫度控制系統(tǒng)具有大時(shí)滯和非線性特性，常規(guī)PID控制參數(shù)難以整定。在此設(shè)計(jì)了自整定PID算法，解決了PID整定困難的問題。下面介紹自整定PID算法的設(shè)計(jì)過程。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/163443.htm
離散PID控制算法表達(dá)式為：
根據(jù)Ziegler-Nichle條件，PID三個(gè)參數(shù)可由以下公式整定：
式中：TC為臨界振蕩周期。
將式(2)代入式(1)，則離散PID算法只存在一個(gè)整定參數(shù)
KP選取具有快速平穩(wěn)特性的偏差絕對值乘時(shí)間的積分(ITAE)最優(yōu)準(zhǔn)則：
作為目標(biāo)函數(shù)。當(dāng)其為最小值時(shí)，控制系統(tǒng)為最佳狀態(tài)。它具有對單位階躍響應(yīng)的起始誤差考慮少，而著重權(quán)衡瞬態(tài)響應(yīng)后期出現(xiàn)誤差的功能。應(yīng)用這種準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的系統(tǒng)特點(diǎn)是其瞬態(tài)響應(yīng)的超調(diào)量很小，即抗干擾能力強(qiáng)，且振蕩有足夠的阻尼，具有良好的選擇性和靈敏度。
離散化式(3)得：
參數(shù)自整定方法：每次計(jì)算QITAEn后與上次計(jì)算的QITAEn-1比較，根據(jù)QITAE的變化趨勢對PID算法中的KP進(jìn)行修正，修正周期一般取(5～10)T。具體修正算法如下：
當(dāng)QITAE趨于恒定時(shí)，PID自整定算法結(jié)束。
3 結(jié)束語
根據(jù)電路老化試驗(yàn)箱的溫度控制要求設(shè)計(jì)出的基于固態(tài)繼電器的自整定PID恒溫控制系統(tǒng)，具有設(shè)計(jì)方法簡單可靠、使用方便、控制精度高的特點(diǎn)。此設(shè)計(jì)可應(yīng)用于企業(yè)的電路老化試驗(yàn)箱新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，能取得了良好的控制效果，滿足用戶的產(chǎn)品需求，值得向廣大企業(yè)推廣應(yīng)用。
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